(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な加圧面と、前記加圧面から突出して設けられた押針とを有し、前記押針を測定対象電線の測定領域に押圧することで硬度を測定するゴム硬度計と、
前記測定対象電線を前記加圧面との間で挟持する挟持部と、
前記加圧面と前記挟持部とを、前記測定対象電線を挟持する方向に付勢する付勢機構と、
前記挟持部における前記測定対象電線を挟持する側の面に設けられた突起部と、を備え、
前記突起部は、前記測定対象電線を挟持した状態での前記押針の中心軸上に当該突起部の最凸部が位置するように配置されていることを特徴とする電線劣化診断装置。
【請求項２】
前記突起部はその先端形状が球状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電線劣化診断装置。
【請求項３】
前記付勢機構は、
一端側に前記ゴム硬度計が配設され、他端側に外力を入力するための入力部を備えた第１の部材と、
一端側に前記挟持部が配設され、他端側に外力を入力するための入力部を備えた第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを回動自在に連結するピンと、
前記第１の部材と前記第２の部材とを前記測定対象電線を挟持する方向に付勢する弾性部材と、
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電線劣化診断装置。
【請求項４】
前記挟持部に設けられ、前記測定対象電線の幅方向の位置決めを行うガイド部を更に備え、前記ガイド部の高さは、前記測定対象電線を挟持したときに前記加圧面と接触しない高さに設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電線劣化診断装置。
【請求項５】
前記電線劣化診断装置は、大きさ、重量、および強度が、片手で操作可能な範囲に調整されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の電線劣化診断装置。
【請求項６】
前記ゴム硬度計で測定された硬度が所定値よりも高い場合に、前記測定対象電線が劣化していることを判定する劣化診断手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の電線劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線劣化診断装置に係り、特に、表面硬度を指標として電線やケーブルなどの劣化を非破壊的に診断する電線劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線等のケーブルの劣化を非破壊的に診断する方法として、ケーブル表面の絶縁体またはシースの表面硬度を利用する方法が知られている。この方法では、ケーブル表面の表面硬度を超音波や反発力を用いて測定し、同仕様の新しいケーブルのそれと比較することにより劣化の度合いを診断する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電線・ケーブルの表面に向けて衝撃体を衝突させ、その衝撃体の衝突直前の速度と反発直後の速度との関係からシースの表面硬度を測定する装置が開示されている。この装置のように、ケーブルの反発力を用いるタイプの硬度計では、硬度計の測定部とケーブルとの接触条件（位置、角度、押圧力等）を同条件にしないと測定結果にバラツキが生じてしまう。そこで、この装置では、ケーブルを所望の位置に固定するために硬度測定用治具を用いていることとしている。具体的には、この硬度測定用治具は、対向する把持溝を有する把持部と、把持溝間に電線・ケーブルを配置させたときこれを常時把持方向に付勢する付勢部材とを具備し、把持部には、硬度計の衝撃体収容部材の端部を固定する固定部と、衝撃体が通過可能な通過孔とが設けられている。このような治具構成によれば、衝撃体とケーブルとの接触条件のバラツキが抑制される。
【０００４】
また、特許文献２には、ケーブル被覆材の劣化診断装置に用いられる探触子固定具が開示されている。この探触子固定具では、丸型のケーブルを載せるために、該ケーブルの長手方向と平行な２本のローラからなるケーブル支持体が設置されている。この固定具によれば、ケーブルをケーブル支持体の上に配置したときに、探触子をケーブル中心に向かう角度でケーブルの外周に固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１４９４７号公報
【特許文献２】特開平１０−５４８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の装置における硬度測定用治具では、ケーブルの形状によっては測定部とケーブルとの接触条件のバラツキが大きくなる。すなわち、上記従来の硬度測定用治具では、丸型形状のケーブルでは常にケーブル中心付近が測定部と接触するが、平型形状のケーブルでは、そのケーブル接触面の僅かな傾きによって接触条件にバラツキが発生する。このため、劣化等によって非対称に変形した平型ケーブル等を上記従来の硬度測定用治具の固定方法で固定する場合には、ケーブルの表面硬度を精度よく測定できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で電線等のケーブル表面の硬度を精度よく測定することのできる電線劣化診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電線劣化診断装置は、平坦な加圧面と、加圧面から突出して設けられた押針とを有し、押針を測定対象電線の測定領域に押圧することで硬度を測定するゴム硬度計と、測定対象電線を加圧面との間で挟持する挟持部と、加圧面と挟持部とを、前記測定対象電線を挟持する方向に付勢する付勢機構と、挟持部における測定対象電線を挟持する側の面に設けられた突起部と、を備え、突起部は、測定対象電線を挟持した状態での押針の中心軸上に当該突起部の最凸部が位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電線劣化診断装置によれば、簡易な構成で電線等のケーブル表面の硬度を精度よく測定することのできるので、電線の劣化診断の信頼度が向上するばかりでなく、幅広く使用されることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１で用いるゴム硬度計の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１で用いる電線劣化診断装置を示す概略図である。
【図３】測定サンプルとしての電線の一例を示す図であって、図中（Ａ）は電線の側面図を、（Ｂ）は断面図をそれぞれ示している。
【図４】ゴム硬度計を用いて電線サンプルの硬度を測定する方法を説明するための図であって、図中（Ａ）は硬度測定前の状態を、（Ｂ）は硬度測定中の状態を、それぞれ示している。
【図５】電線劣化診断装置を用いて電線サンプルの硬度を測定する前の状態を示す図である。
【図６】電線劣化診断装置に電線サンプルを配置した状態を示す図である。
【図７】電線劣化診断装置を用いて電線サンプルの硬度を測定している状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１で用いる電線劣化診断装置の変形例を説明するための図である。
【図９】本評価試験で実施される絶縁抵抗値の測定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
[本実施の形態の構成]
先ず、図１を参照して本実施の形態で用いるゴム硬度計の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１で用いるゴム硬度計１の概略を示す図である。この図に示すとおり、ゴム硬度計１は、硬度を示す文字盤２と、取り付け部３と、接触板４と、測定ツールとしての押針５と、から構成されている。接触板４は、測定するサンプルに当てる平坦な加圧面６を有しており、該加圧面６の中央部付近から押針５が突出するように設けられている。このようなゴム硬度計１としては、例えば、高分子計器（株）製のＡＬ型ゴム硬度計を用いることができる。
【００１３】
次に、図２を参照して、本実施の形態の電線劣化診断装置の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１で用いる電線劣化診断装置１０を示す概略図である。この図に示すとおり、電線劣化診断装置１０は、クランク型に形成された板材として、第１の部材１１と第２の部材１２とを備えている。第１の部材１１と第２の部材１２とは互いに交差するように配置され、その交差部はピン１３によって回動自在に接合されている。このような構成によれば、第１の部材１１および第２の部材１２の一端側に外力を入力することで、他端側を動作させることができる。以下の説明では、第１の部材１１および第２の部材１２における外力入力側を入力部１１１および１２１と称し、他端側を挟持部１１２および１２２と称することとする。
【００１４】
本実施の形態の電線劣化診断装置１０は、ゴム硬度計１を備えている。ゴム硬度計１は、その取り付け部３が第１の部材１１の挟持部１１２に固定されることにより、加圧面６が第２の部材１２の挟持部１２２と対向するように配設される。また、第２の部材１２の挟持部１２２には、測定対象電線を所定の測定位置に配置するためのガイド部１４が設置されている。ガイド部１４は、測定対象電線の幅方向の位置決めを行うための突起物であって、押針５の中心軸Ｃを中心として電線幅の溝が形成されるように設けられている。
【００１５】
第１の部材１１の入力部１１１と第２の部材１２の入力部１２１との間にはスプリング１５が取り付けられている。スプリング１５は、加圧面６と挟持部１２２とを測定対象電線が挟持される方向に常時付勢するためのものである。このため、この図に示すとおり、外力を装置に入力しない状態においては、加圧面６とガイド部１４の上面とが接触した状態に維持される。
【００１６】
また、第２の部材１２の挟持部１２２には、球状の先端形状を有する突起部１６が設置されている。突起部１６は、その中心軸が測定対象電線を挟持した状態での押針５の中心軸Ｃと一致する位置に設置されている。突起部１６の高さおよびガイド部１４の高さは、測定対象電線を挟持した場合に該電線の測定面がガイド部１４よりも若干高くなり、且つ測定対象電線を配置していない場合に押針５と突起部１６とが接触しない高さに設定されている。
【００１７】
[本実施の形態の特徴的動作]
次に、図３乃至図７を参照して、本実施の形態の電線劣化診断装置１０の特徴的動作について説明する。本実施の形態では、上記電線劣化診断装置１０を用いて電線の硬度を測定する。図３は、測定サンプルとしての電線の一例を示す図である。尚、この図中の（Ａ）は、サンプルとしての電線の側面図を、（Ｂ）は（Ａ）に示す電線を延在方向に垂直な方向に切断した場合の断面図を、それぞれ示している。この図に示すとおり、電線サンプル２０は、銅線２１を各色（白、赤、黒）の絶縁層２２で被覆した導線を、さらに塩化ビニルなどの絶縁性のシース層２３で被覆して構成されている。一般に、電線に電極端子などを接続する際には、図２中の（Ａ）のように、端部の絶縁層２２およびシース層２３を剥いて、銅線２１と電極端子とを接続して用いる。以下、測定対象電線として電線サンプル２０を用いて説明するが、電線劣化診断装置１０で硬度測定が可能な電線はこれに限られない。
【００１８】
次に、図４を参照して、本実施の形態の電線劣化診断装置１０で用いるゴム硬度計１の基本動作について説明する。図４は、ゴム硬度計１を用いて電線サンプル２０の硬度を測定する方法を説明するための図である。尚、この図中（Ａ）は硬度測定前の状態を、（Ｂ）は硬度測定中の状態を、それぞれ示している。この図に示すとおり、硬度を測定する際には、ゴム硬度計１の押針５の先端で電線サンプル２０の測定面（シース層２３）を押圧する。この際、押針５の中心軸が電線サンプル２０の測定面に対して垂直となる方向（すなわち図中の矢印Ｆの方向）に押圧する。そして、ゴム硬度計１の加圧面６が電線サンプル２０の測定面と接触した時点で文字盤２の針が示す値を、その測定部の硬度として取得する。尚、ゴム硬度計１の内部には、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠したバネ定数を有するスプリングが内蔵されており、このスプリングに対する反発力を硬度と定義している。ゴム硬度計１は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に従って、異なるゴム硬度のサンプルを測定できるが、シース表面硬さの点からはＡ型、またはＡＬ型が望ましい。また、電線サンプル２０のシース層２３の硬度は一般に７８〜８４で、熱や紫外線、酸化や湿度の影響でシース層２３が硬化した場合は、９０以上となる。
【００１９】
次に、本実施の形態の電線劣化診断装置１０を用いて電線サンプル２０の表面硬度を測定する方法について説明する。図５は、電線劣化診断装置１０を用いて電線サンプル２０の硬度を測定する前の状態を示す図である。電線サンプル２０の硬度を測定する際には、先ず、この図に示すとおり、挟持部１１２と１２２とが離反するように図中のＴ方向に外力を加える。これにより、挟持部１２２のガイド部１４に接していたゴム硬度計１の加圧面６が上方へと移動する。
【００２０】
次に、電線サンプル２０を配置する。図６は、電線劣化診断装置１０に電線サンプル２０を配置した状態を示す図である。この図に示すとおり、挟持部１２２におけるガイド部１４の間に電線サンプル２０が配置される。これにより、電線サンプル２０は、その下面が突起部１６で支持されるとともに、電線の側面がガイド部１４により支持される。尚、上述したとおり、電線サンプル２０の上面（測定面）は、ガイド部１４よりも若干高くなる。これにより、電線サンプル２０の幅方向の位置決めを行いつつ、測定時に加圧面６を電線サンプル２０の上面に有効に接触させることが可能となる。
【００２１】
次に、電線サンプル２０の硬度を測定する。図７は、電線劣化診断装置１０を用いて電線サンプル２０の硬度を測定している状態を示す図である。この図に示すとおり、入力部１１１，１１２に加えていた外力を抜くと、ゴム硬度計１が電線サンプル２０に向かって降下し、押針５が電線サンプル２０の上面（測定面）を押圧するとともに、加圧面６が電線サンプル２０の上面（測定面）に接触する。電線サンプル２０はその下面が突起部１６によって一点支持されている。このため、電線サンプル２０の測定面は、加圧面６に密着する方向（すなわち加圧面６と平行になる方向）にその向きが補正される。これにより、常に同じ条件で電線サンプル２０の測定面に押針５を押圧させることができるので、測定バラツキが有効に抑制される。このように、本実施の形態の電線劣化診断装置１０によれば、平型の電線や劣化等により変形した電線であっても、高精度に硬度を測定することができる。
【００２２】
ところで、上述した実施の形態１では、第１の部材１１および第２の部材１２として板材を用いることとしているが、これらの部材は板である必要ははく、測定に問題ない強度を有する線材を折り曲げ加工や溶接することで同様の機能を持たせてもよい。これにより、軽量化および小型化を図ることが可能となるため、より使い勝手のよい電線劣化診断装置を提供することが可能となる。
【００２３】
また、上述した実施の形態１では、第１の部材１１と第２の部材１２とを交差させてピン１３で結合することとしているが、電線劣化診断装置１０としての構成はこれに限られない。図８は、本発明の実施の形態１で用いる電線劣化診断装置の変形例を説明するための図である。この図に示す装置では、第１の部材１１と第２の部材１２とは、交差せずにピン１３で結合されている。また、スプリング１５は、加圧面６と挟持部１２２とを測定対象電線が挟持される方向、すなわち入力部１２１と１２２とを離反する方向に常に付勢するためのものが使用される。このように構成された電線劣化診断装置によれば、入力部１２１と入力部１２２とを手で握る動作で該装置の挟持部１１２，１２２を離反させることができるので、使い勝手が向上する。
【００２４】
[評価実験]
次に、本実施の形態１の電線劣化診断装置１０を用いた評価実験について説明する。本評価試験では、ゴム硬度計１として、高分子計器（株）製のＡＬ型ゴム硬度計を用いた。また、電線サンプル２０としては、矢崎電線工業（株）製の塩化ビニル被覆、塩化ビニルシース電線、銅線７の径φ１．６ｍｍ、絶縁層８の色が、端から赤（Ｒ）、白（Ｗ）および黒（Ｂ）の３芯で、シース９が灰色のものを用意し、シース９の長さを２０ｃｍ、両端部の絶縁層８の長さを３ｃｍ、銅線７の長さを１ｃｍとなるように切断したものを１８本作成した。本実施の形態１の電線劣化診断装置１０を用いて電線サンプル２０の硬度を測定した結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0005310692.tif 000002
【００２６】
表１に示す結果より、シース９の表面硬度は７９〜８１と測定された。一方、比較例として、本発明の電線劣化診断装置１０を用いずに、ゴム硬度計１を直接手で保持して同様の測定を行った。ここでは、具体的には、テーブル上に電線サンプルを置き、ゴム硬度計１の押針５を同サンプルのシース表面に手動で押し当てて測定した。比較例の測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
0005310692.tif 000003
【００２８】
表２に示す結果より、シース９の表面硬度は、７２〜８１とバラツキが大きくなり、特に低めの硬度が多数測定された。これは、電線サンプルが比較的軟らかく、また一様に平坦な形状ではないために、押針５をシース表面に対して常に同条件で接触させることができないことが原因と推測される。以上により、本発明の電線劣化診断装置１０が、測定バラツキ少なく、高精度に電線サンプルの表面硬度を測定できることが示された。
【００２９】
次に、電線サンプル２０を８本用意し、１００℃に設定した高温槽の中で０、１００、２５０、および１０００時間保持した後の表面硬度および絶縁抵抗値を測定した。尚、絶縁抵抗値は、電線の劣化度を示す指標として使用することができる。これは、熱や紫外線、湿度や酸化などで絶縁層またはシースが硬化する際、絶縁性能も低下し、絶縁抵抗値が低下するからである。本評価試験において、電線サンプル２０の絶縁抵抗値は、以下の方法で測定した。図９は、本評価試験で実施される絶縁抵抗値の測定方法を説明するための図である。この図に示すとおり、今回の測定では、電線サンプル２０の一端側の赤線（Ｒ）と他端側の白線（Ｗ）とを接続し、絶縁抵抗計（例えば、ヒューレットパッカード（株）製  ４３３９Ａ）を用いて、所定プローブで前記銅線部を挟んで電圧をかけることにより測定した。尚、電圧は５００Ｖとし、測定時間をロングモードにセットして、測定開始後３０秒後の絶縁抵抗値Ｒ１を測定した。測定結果を、それぞれ表３、表４、表５、および表６に示す。
【００３０】
【表３】
0005310692.tif 000004
【００３１】
【表４】
0005310692.tif 000005
【００３２】
【表５】
0005310692.tif 000006
【００３３】
【表６】
0005310692.tif 000007
【００３４】
表３乃至表６に示す結果より、電線の硬度は熱処理時間の増加に伴い上昇するが、硬度が９４以上になると絶縁抵抗が顕著に低下することがわかる。以上より、本発明によって、電線サンプルのシース表面硬度の測定精度が向上し、これによって電線の劣化度も高精度に推定できることが示された。
【００３５】
実施の形態２．
本実施の形態２では、上述した実施の形態１で示した電線劣化診断装置１０を、板材ではなく、線材を曲げたり溶接することにより作製し、同様の評価試験を行った。その結果、電線サンプル２０の硬度測定結果は、実施の形態１で得られたものと全く同様となった。本実施の形態２の電線劣化診断装置１０では、装置の重量が軽くなったことから、電線サンプル２０をセットする時間を短縮することが可能となり、その効果は、電線サンプルを２０本測定するのに要する時間を約１／２まで短縮することができた。以上より、装置重量を軽くすることにより、測定精度の向上を図りつつ作業効率を有効に高めることができることが示された。
【００３６】
実施の形態３．
本実施の形態３では、上記実施の形態２で行った評価試験を、電線サンプルの種類を増やして実施した。その例として、同じ矢崎電線製の銅線径がφ２．０ｍｍの３芯線、古河電工、住電日立の同様のφ２．０ｍｍの３芯線と４芯線、さらに、シース材を塩化ビニルだけでなく、エコ電線（各社各様で材料等詳細不明）、ゴム、架橋ポリエステルなど変えて実施した。さらに、電線サンプルの処理条件を、８５℃高温放置、８５℃、８５％ＲＨの高温高湿処理などに変えて、同様の評価を行った。
【００３７】
その結果、シース材のゴム硬度と絶縁抵抗値との関係は、硬度が９０以上の場合に、絶縁抵抗値が１０−１１以下になっていることを確認した。この結果から、シース材のゴム硬度が９０以上の場合にＮＧと判定することで、劣化している電線と判定できることが示された。また、実際に工事現場で、シース材の表面硬度と絶縁抵抗との関係について調査を行った結果、同様の結果を得た。このように、電線の硬度は劣化の程度に密接に関連している。したがって、各種電線毎にＮＧを判定すべき硬度を予め特定しておき、測定した硬度が特定された所定値よりも高いか否かを判定する劣化診断手段を備えることで、電線の劣化有無を精度よく判定することができる。
【００３８】
本発明をベースに、例えばゴム硬度計１の押針５の形状を、表面を平坦化し、電線の径以下の径とすることにより、さらに高信頼化が可能である。すなわち、ゴム硬度計１は現段階ではＪＩＳで、押針５の形状や、内蔵されているバネの強度（バネ定数）が規定されており、電線のシースや絶縁層の硬化度によっては適当でない状態になるが、押針５の形状や内蔵されているバネ定数を使用電線に応じて変えることにより、高信頼化が可能となる。しかし、現段階ではＪＩＳ規格から外れるため、データの汎用性から考えると、Ａ型、またはＡＬ型が最も望ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１  ゴム硬度計
５  押針
６  加圧面
１１  第１の部材（付勢機構）
１２  第２の部材（付勢機構）
１２２  挟持部
１３  ピン（付勢機構）
１４  ガイド部
１５  スプリング（弾性部材，付勢機構）
１６  突起部
２０  電線サンプル（測定対象電線）
【図１】
0005310692.tif 000008
【図２】
0005310692.tif 000009
【図３】
0005310692.tif 000010
【図４】
0005310692.tif 000011
【図５】
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【図６】
0005310692.tif 000013
【図７】
0005310692.tif 000014
【図８】
0005310692.tif 000015
【図９】
0005310692.tif 000016